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智能‘大白’自移动监测室内空气

TOFWERK 南京拓服工坊
2023.7.27


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2023.7.27

智能‘大白’自移动监测室内空气

TOFWERK


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Vocus CI-TOF

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智能自动化移动机器人的出现和使用为各行各业带来了深刻的变革,如酒店中和饭店中经常可见的自动送餐或送餐机器人。这些机器人普遍配备了尖端技术和智能功能,将Vocus ABC分析仪与智能机器人搭配后,这个智能系统可以自主的在室内环境中导航、执行空气质量监控任务并收集和上传数据到监测平台。无论是部署在仓库、医院、办公楼、洁净室还是其他室内空间,这些可自我管理的移动机器人都能为污染物监测和管控应用提供高效且自动化的解决方案。

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在同一台分析仪器需要进行大范围监测的情况下,通常会使用多点采样系统,这其中一般会涉及冗长的采样管线和阀门等。某些待测物,特别是在无机酸(如 HF、HCl、HNO3)和分子量较大且带有功能团有机机分子,因与采样管线内壁之间的物理或化学相互作用,可能会导致浓度被低估或误读或直接损失掉。而采用移动式部署,进行‘原点位’测量,往往能收集到更精确的不同组分在的时间和空间分布数据。

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图 1:(左)自移动AMC监测系统 CAD 模型及尺寸(系统高度为155 cm)。(右图)概念验证装置现场照片。


在这项概念验证研究中,Vocus  AMC 监测仪与自移动机器人 (MiR 250) 相搭配。如图 1 所示,整个装置相对紧凑(680 x 850 x 1550 毫米),可在商业楼宇走廊中轻松导航和执行规定路线行走。该系统包括一个功能强大的电池和一个小型气瓶,可在标准不间断电源上自主运行一个多小时后再充电。此外,该系统还包括一个挥发性有机化合物捕集系统,用于去除分析仪器的残留废气。


在绘制并导入建筑物地图后,机器人按照预先编程设定的轨道进行重复不间断巡航,从而实现了监测任务的高重复性。在AMC检测仪在循环这一预设轨道时,在特定位置记录到了痕量污染点源。图 2 中,在[点 1]的地板上放置了一个密闭的甲乙酮(MEK)瓶。当自移动检测仪接近该区域时,MEK高值分布清晰可见。随后 [在第 5 圈] 在 MEK 瓶旁边额外放置了一瓶封闭的丙二醇甲醚醋酸酯 (PGMEA)。这两种分子在其他分析方法中通常因碎片干扰而难以精确区分,但在 Vocus AMC 监测器中却因超‘软’电离特性而清晰可见。此外,当人在监测仪旁经过时,代表性的乳酸信号也能清晰地追踪到。


Vocus AMC 监测器的自主采样功能在监测器穿越不同空间时具有显著优势:它可以轻松、精确地测量‘粘性’化合物。如上所述使用冗长的进样管线时,则很难对这些化合物进行精准评估。例如,在通过长进样管路尝试进行硝酸定量评估时,硝酸和管内壁的强相互作用会给测量精度带来极大困难。通过使用移动监测器,硝酸的测量就变得轻而易举。图 2b 展示了硝酸从点位2源头往外扩散的时间序列,显示了机器人AMC检测仪在不同区域导航时的特殊时间响应。


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图 2a. 自移动监测仪沿走廊移动时的大楼地图和监测到的 MEK 浓度。

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图 2b. 自移动监测仪沿走廊移动时的建筑物地图和监测到的硝酸浓度。

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图 2c. 选定分子的浓度时间序列:乳酸(人体标志物)、MEK、硝酸和 PGMEA。


这项概念验证研究展示了使用 Vocus AMC 监测器进行自主移动测量的应用。这一概念可进一步发展成为一个完全集成的解决方案,提供更大的电池容量、自主气体管理和洁净室等级系统,以满足独特的工业应用需求。值得一提的是,Vocus AMC仪器平台可轻松适用于各种移动机器人。


上述数据表明,自移动监测机器人是非常有应用潜力的分析工具。在众多应用中,它们与室内空气质量监测的整合方案尤其具有前景。通过自主室内导航系统和超灵敏监测仪器的完美搭配,可以在更大范围内进行即时 AMC 污染溯源,并结合算法精准确定污染源确切位置。


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